Conductividad+Electrica INFORME de QUIMICA

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL ANDAHUAYLAS FACULTAD DE INGENIERIA

PRACTICA LABORATORIO No 5

DOCENTE:

YAKOV CARUARUPAY MOLLEDA.

ESTUDIANTE:

FILIMON MACHACCA LAGO.

CARRERA:

INGENIERIA CIVIL.

FECHA:

MIERCOLES 01 DE OCTUBRE DEL 2013.

INTRODUCCIÓN. La conductividad es una variable que se controla en muchos sectores, desde la industria química a la agricultura. Esta variable depende de la cantidad de sales disueltas presentes en un líquido y es inversamente proporcional a la resistividad del mismo. La conductividad se define como la capacidad de una sustancia de conducir la corriente eléctrica y es lo contrario de la resistencia. Esto lo trataremos más detalladamente a continuación en el siguiente informe sobre lo que es la conductividad eléctrica.

OBJETIVOS GENERALES:  

Conocer La conductividad electrolítica en medios líquidos y sólidos. Determinar la conductividad de energía de las sustancias

OBJETIVOS ESPECIFICOS:  

Conocer los materiales que conducen energía eléctrica. Clasificar la intensidad de la conductividad en los diferentes tipos de sustancias

MATERIALES Y REACTIVOS SUSTANCIAS:           

ALCOHOL: AGUA DESTILADA SAL ACERO BATERIA CABLE ACIDO ACETICO HIERRO ACIDO GLACIAL INSTRUMENTOS VASO PRECIPITADO

MARCO TEORICO LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de él de partículas cargadas, bien sean los electrones, los transportadores de carga en conductores metálicos o semimetálicos, o iones, los que transportan la carga en disoluciones de electrolitos. La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto , y su unidad es el S/m (siemens por metro). Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción CONDUCTIVIDAD EN DIFERENTES MEDIOS Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen electrones libres y por esa razón son muy malos conductores.

CONDUCTIVIDAD EN MEDIOS LÍQUIDOS La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos. Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre conductométricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:  

 

de

determinaciones

En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella. En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada). En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad. Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.

Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores. La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro). El contenido de sales de un suelo o substrato también se puede expresar por la resistividad (se solía expresar así en Francia antes de la aplicación de las normas INEN). CONDUCTIVIDAD EN MEDIOS SÓLIDOS Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos. La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica: 

Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100% IACS (International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional de Cobre no Aleado). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100% IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).

EXPLICACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD EN METALES Antes del advenimiento de la mecánica cuántica, la teoría clásica empleada para explicar la conductividad de los metales era el modelo de Drude-Lorentz, donde los electrones se desplazan a una velocidad media aproximadamente constante que es la velocidad límite asociada al efecto acelerador del campo eléctrico y el efecto desacelerador de la red cristalina con la que chocan los electrones produciendo el efecto Joule. Sin embargo, el advenimiento de la mecánica cuántica permitió construir modelos teóricos más refinados a partir de la teoría de bandas de energía que explican detalladamente el comportamiento de los materiales conductores. Con los instrumentos convencionales, la medida de la conductividad se obtiene aplicando un voltaje entre dos electrodos y midiendo la resistencia de la solución. Las soluciones con conductividad alta producen corrientes más altas. Para contener la intensidad de la corriente en una solución altamente conductiva, es necesario disminuir la superficie de la sonda o incrementar la distancia entre los polos. Por esta razón se deben usar sondas diferentes para rangos de medida diferentes. Sólo el método de 4 anillos puede medir distintos rangos usando una única sonda. Las ventajas de este método respecto al de dos puntas (método amperímetrico) son numerosas: lecturas

lineales en un amplio rango, sin ninguna polarización, y sin necesidad de limpiezas exhaustivas por las incrustaciones. UNIDAD DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA. La unidad de medición utilizada comúnmente es el Siemens/cm (S/cm), con una magnitud de 10 elevado a -6 , es decir microSiemens/cm (µS/cm), o en 10 elevado a -3, es decir, miliSiemens (mS/cm).      

Conductividad del agua. Agua pura: 0.055 µS/cm. Agua destilada: 0.5 µS/cm. Agua de montaña: 1.0 µS/cm. Agua para uso doméstico: 500 a 800 µS/cm. Máx. Para agua potable: 10055 µS/cm. Agua de mar: 52 µS/cm

En el caso de medidas en soluciones acuosas, el valor de la conductividad es directamente proporcional a la concentración de sólidos disueltos, por lo tanto, cuanto mayor sea dicha concentración, mayor será la conductividad. La relación entre conductividad y sólidos disueltos se expresa, dependiendo de las aplicaciones, con una buena aproximación por la siguiente regla: grados ingleses

grados americanos

1.4 µS/cm = 1ppm o 2 µS/cm = 1 ppm (partes por millón de CaCO3) Donde 1 ppm = 1 mg/L es la unidad de medida para sólidos disueltos. Además de los normales conductivímetros, existen instrumentos que convierten automáticamente el valor de conductividad en ppm, ofreciendo directamente las medidas de la concentración de sólidos disueltos. La conductividad de una solución se determina por un movimiento molecular. La temperatura influye en dicho movimiento, por lo que es necesario tomarla en cuenta cuando se realizan mediciones de precisión. Generalmente, para realizar mediciones comparativas, la temperatura de referencia es de 20 ºC ó 25 ºC. Para corregir los efectos de la temperatura, se utiliza un factor de compensación ß. Se expresa en % / ºC que varía de acuerdo con la composición de la solución que se está midiendo. En la mayor parte de las aplicaciones, el coeficiente ß se fija en 2% / ºC. MEDIDA DE LA CONDUCTIVIDAD. Es posible diferenciar los distintos conductivímetros según el método de medición que utilicen, es decir, amperímetrico o potenciométrico. El sistema amperimétirco aplica una diferencia potencial conocida (V) a dos electrodos y mide la corriente alternada (?) que pasa a través de ellos. Según la ley de Ohm, las dos dimensiones está sujetas a la relación: I = V / R. Donde R es la resistencia, V es el voltaje conocido e I es la corriente que va de un electrodo a otro. Por lo tanto, cuanto más elevada sea la corriente obtenida, mayor será la conductividad. La resistencia, sin embargo, depende de la distancia entre los dos electrodos y sus superficies,

las cuales pueden variar debido a posibles depósitos de sales u otros materiales (electrólisis). Por esta razón, se recomiendo limitar el uso del sistema amperimétrico para soluciones con baja concentración de sólidos disueltos, 1 g/L (aproximadamente 2000 µS/cm). El sistema potenciométrico de 4 anillos está basado en el principio de inducción y elimina los problemas comunes asociados al sistema amperimétrico, como los efectos de la polarización. A los dos anillos externos va aplicada una corriente alterna; mientras que , los dos anillos internos miden la diferencia de potencial inducida por el flujo de corriente, que depende de la conductividad de la solución donde se ha sumergido la sonda. Una pantalla de PP mantiene el flujo de corriente fijo y constante. Con este método es posible medir la conductividad con rangos de hasta 200000 µS/cm y 100 g/L. CONDUCTIVIDAD Y DUREZA DEL AGUA Utilizando medidores de conductividad o sólidos disueltos, es posible obtener con muy buena aproximación, el valor de la dureza del agua, incluso en grados franceses. La dureza del agua está determinada por la concentración de carbonato de calcio (CaCO3), la que constituye el 90% aproximadamente de los sólidos disueltos en el agua. La unidad de medición de dureza más común es el grado francés (of), definido como: 1 ºf = 10 ppm de CaCO3 Dividiendo por 10 las medidas en ppm obtenidas con un medidor de sólidos disueltos, se obtiene el valor de dureza del agua en of. Como se señalaba anteriormente, 1 ppm = 2 µS/cm de conductividad, por lo tanto: 1 ºf = 20 µS/cm Dividiendo por 20 las medidas en µS/cm, se obtiene el valor de dureza del agua en grados franceses. PROCEDIMIENTOS. 1 paso: Se colocó en vaso precipitado lasa diferentes muestra de sustancias liquidas: 2 pasos: Se introdujo los cables en el vaso precipitado con la sustancia para verificar la conductibilidad de las sustancias 3 pasos: Se colocó los cables a los materiales sólidos y se vio si conducían o no energía eléctrica:

4 pasos: conductividad de los materiales: materiales

Conducción

intensidad

Agua potable

No conduce

-

Alcohol

No conduce

-

Agua destilada + acido

No conduce

-

Agua destilada

No conduce

-

Hierro

Conduce

++

Aluminio

Conduce

+

Acero

Conduce

+++

Ácido acético diluido

No conduce

-

Ácido acético glacial + agua destilada No conduce Agua + sal diluida

Ligeramente

Electrolisis negativo +

Agua saturada +sal

ligeramente

+

en

el

polo

CUESTIONARIO TIPOS DE ENLACES DE CADA MATERIAL. 

Alcohol: covalente (enlace, mas no fuerza intermolecular: dipolo dipolo



Agua destilada :agua al fin y al cabo--- enlace covalente



Agua : enlaces covalentes simples



Ácido acético: enlace covalente



Sal :enlace iónico



Vinagre : : enlace covalente pero de naturaleza polar



ACERO: Es una aleación de hierro con carbono, que puede tener, además, pequeñas cantidades de otros metales como cromo o níquel y es muy resistente a la corrosión.



Aluminio :enlace covalente y enlace iónico en forma pura



Hierro: El enlace del hierro es de la forma covalente metálico

CONCLUSIÓN. 

se llegó a conocer las sustancias liquidas y solidas que conducen energía eléctrica.



se logró clasificar la conductividad de energía en diferentes materiales. .

Bibliografía.  

www.wikipedia.com www.buenastareas.com

ANEXOS.